Oblasti použití InP se dělí na tři hlavní oblasti. Používá se jako základ

– pro optoelektronické součástky

– pro vysokorychlostní elektroniku.

– pro fotovoltaiku

V elektromagnetickém spektru mezi mikrovlnami a infračerveným zářením, často označovaném jako „terahertz“, existuje dosud značně nevyužitá, avšak technicky vzrušující oblast. Elektromagnetické vlny v tomto rozsahu mají hybridní vlastnosti, vykazují vysokofrekvenční a optické charakteristiky současně. Součástky na bázi InP uvolňují tento spektrální rozsah pro nové důležité aplikace.

Optoelektronické aplikaceEdit

Lasery a LED diody na bázi InP mohou vyzařovat světlo ve velmi širokém rozsahu od 1200 nm do 12 µm. Toto světlo se používá pro telekomunikační a datové aplikace na bázi optických vláken ve všech oblastech digitalizovaného světa. Světlo se používá také pro snímací aplikace. Na jedné straně existují spektroskopické aplikace, kde je pro interakci s hmotou potřebná určitá vlnová délka, aby bylo možné detekovat například vysoce zředěné plyny. Optoelektronické terahertzové aplikace se používají v ultracitlivých spektroskopických analyzátorech, pro měření tloušťky polymerů a pro detekci vícevrstvých povlaků v automobilovém průmyslu. Na druhé straně je obrovskou výhodou specifických InP laserů to, že jsou bezpečné pro oči. Záření je absorbováno ve sklivci lidského oka a nemůže poškodit sítnici.

Telecom/DatacomEdit

Indium Phosphide (InP) se používá k výrobě účinných laserů, citlivých fotodetektorů a modulátorů v okně vlnových délek typicky používaných pro telekomunikace, tj. vlnových délek 1550 nm, protože se jedná o složený polovodičový materiál s přímým pásmem III-V. V případě InP se jedná o materiál s přímým pásmem. Vlnová délka mezi přibližně 1510 nm a 1600 nm má nejnižší útlum dostupný na optických vláknech (přibližně 0,26 dB/km). InP je běžně používaný materiál pro generování laserových signálů a detekci a převod těchto signálů zpět do elektronické podoby. Průměr destiček se pohybuje od 2 do 4 palců.

Použití je následující:

– Dálková optická spojení na velké vzdálenosti až 5000 km typicky >10 Tbit/s

– Přístupové sítě typu Metro Ring

– Podnikové sítě a datová centra

– Optická vlákna do domácností

– Připojení k bezdrátové síti 3G, LTE a 5G základnovým stanicím

– Satelitní komunikace ve volném prostoru

Optické snímáníEdit

Spektroskopické snímání zaměřené na ochranu životního prostředí a identifikaci nebezpečných látek

– Rozvíjející se oblastí je snímání založené na vlnovém režimu InP. Jedním z příkladů pro spektroskopii plynů je zkušební zařízení pohonu s měřením (CO, CO2, NOX ) v reálném čase.

– Dalším příkladem je FT-IR-spektrometr VERTEX s terahertzovým zdrojem. Terahertzové záření je generováno z bijícího signálu 2 InP laserů a InP antény, která transformuje optický signál do terahertzového režimu.

– Stand-Off detekce stop výbušných látek na povrchu, např. pro bezpečnostní aplikace na letištích nebo vyšetřování na místě činu po pokusu o atentát.

– Rychlé ověření stop toxických látek v plynech a kapalinách (včetně vody z vodovodu) nebo povrchového znečištění až na úroveň ppb.

– Spektroskopie pro nedestruktivní kontrolu výrobků, např. potravin (včasná detekce zkažených potravin)

– Dnes se diskutuje o spektroskopii pro mnoho nových aplikací, zejména v oblasti kontroly znečištění ovzduší, a připravují se realizace.

Systémy LiDAR pro automobilový průmysl a průmysl 4.0Edit

Široce diskutovanou otázkou v oblasti LiDAR je vlnová délka signálu. Zatímco někteří hráči se rozhodli pro vlnové délky 830 až 940 nm, aby využili dostupné optické komponenty, společnosti (včetně Blackmore, Neptec, Aeye a Luminar) se stále častěji obracejí k delším vlnovým délkám v rovněž dobře dostupném pásmu 1550 nm, protože tyto vlnové délky umožňují použít zhruba 100krát vyšší výkon laseru, aniž by byla ohrožena veřejná bezpečnost. Lasery s vyzařovacími vlnovými délkami delšími než ≈ 1,4 μm jsou často označovány jako „bezpečné pro oči“, protože světlo v tomto rozsahu vlnových délek je silně absorbováno v oční rohovce, čočce a sklivcovém tělese, a proto nemůže poškodit citlivou sítnici).

– Senzorová technologie založená na LiDAR může poskytnout vysokou úroveň identifikace a klasifikace objektů pomocí trojrozměrných (3D) zobrazovacích technik.

– Automobilový průmysl bude v budoucnu namísto velkých a drahých mechanických systémů LiDAR používat čipovou, levnou technologii polovodičových senzorů LiDAR.

– U nejpokročilejších čipových systémů LiDAR bude hrát InP důležitou roli a umožní autonomní řízení. (Zpráva: Blistering Growth for Automotive Lidar, Stewart Wills). Delší vlnová délka bezpečná pro oči je také vhodnější pro řešení reálných podmínek, jako je prach, mlha a déšť.

Vysokorychlostní elektronikaEdit

Dnešní polovodičová technologie umožňuje vytvářet a detekovat velmi vysoké frekvence 100 GHz a vyšší. Takové součástky nacházejí uplatnění v bezdrátové vysokorychlostní datové komunikaci (směrové rádio), v radarech (kompaktní, energeticky úsporné a vysoce rozlišující) a v radiometrickém snímání, např. pro pozorování počasí nebo atmosféry.

InP se také používá k realizaci vysokorychlostní mikroelektroniky a takové polovodičové součástky jsou dnes nejrychlejšími dostupnými zařízeními. Mikroelektronika na InP je obvykle založena na tranzistorech s vysokou pohyblivostí elektronů (HEMT) nebo na bipolárních tranzistorech s heterostrukturou (HBT). Rozměry a objemy obou tranzistorů na bázi materiálu InP jsou velmi malé: 0,1 µm x 10 µm x 1 µm. Typická tloušťka substrátu je < 100 µm. Tyto tranzistory se sestavují do obvodů a modulů pro následující aplikace:

– Bezpečnostní snímací systémy: Zobrazovací systémy pro bezpečnostní snímání na letištích a skenery pro civilní bezpečnostní aplikace

– Bezdrátová komunikace: Vysokorychlostní bezdrátové komunikace 5G budou díky svému vynikajícímu výkonu využívat technologii InP. Takové systémy pracují na frekvencích nad 100 GHz, aby podporovaly vysoké přenosové rychlosti

– Biomedicínské aplikace: Milimetrové vlny a THz spektrometry se používají pro neinvazivní diagnostiku v lékařských aplikacích od identifikace rakovinné tkáně, detekce cukrovky až po lékařskou diagnostiku pomocí lidského vydechovaného vzduchu.

– Nedestruktivní testování: Průmyslové aplikace využívají skenovací systémy pro kontrolu kvality např. v automobilovém průmyslu při kontrole tloušťky laku a vad kompozitních materiálů v leteckém průmyslu

– Robotika: Robotické vidění je v podstatě založeno na zobrazovacích radarových systémech s vysokým rozlišením na milimetrových vlnách

– Radiometrické snímání: Téměř všechny složky a znečištění v atmosféře vykazují charakteristické absorpce/emise (otisky) v mikrovlnném rozsahu. InP umožňuje vyrábět malé, lehké a mobilní systémy pro identifikaci takových látek.

Fotovoltaické aplikaceEdit

Fotovoltaické články s nejvyšší účinností až 46 % (tisková zpráva, Fraunhofer ISE, 1. prosince 2014) využívají substráty InP k dosažení optimální kombinace pásů pro účinnou přeměnu slunečního záření na elektrickou energii. V současné době pouze substráty InP dosahují mřížkové konstanty pro pěstování požadovaných materiálů s nízkým pásmovým rozpětím a vysokou krystalickou kvalitou. Výzkumné skupiny po celém světě hledají náhrady vzhledem k vysokým nákladům na tyto materiály. Dosud však všechny ostatní možnosti přinášejí nižší kvalitu materiálu, a tím i nižší účinnost konverze. Další výzkum se zaměřuje na opětovné použití substrátu InP jako šablony pro výrobu dalších solárních článků.

Také dnešní nejmodernější solární články s vysokou účinností pro koncentrovanou fotovoltaiku (CPV) a pro kosmické aplikace využívají (Ga)InP a další sloučeniny III-V k dosažení požadovaných kombinací pásů. Jiné technologie, například Si solární články, poskytují pouze poloviční výkon než články III-V a navíc vykazují mnohem silnější degradaci v drsném kosmickém prostředí. Solární články na bázi Si jsou také mnohem těžší než solární články III-V a podléhají většímu množství kosmického odpadu. Jednou z možností, jak výrazně zvýšit účinnost konverze i v pozemských fotovoltaických systémech, je použití podobných solárních článků III-V v systémech CPV, kde je pouze asi desetina procenta plochy pokryta solárními články III-V s vysokou účinností

.